大豆芽期耐高温评价方法构建及耐高温种质资源筛选.pdf
《大豆芽期耐高温评价方法构建及耐高温种质资源筛选.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大豆芽期耐高温评价方法构建及耐高温种质资源筛选.pdf(13页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2023,49(11):28632875 http:/zwxb.chinacrops.org/ISSN 0496-3490;CN 11-1809/S;CODEN TSHPA9 E-mail: 本研究由国家重点研发计划项目(2021YFD1201603-4),安徽省高校自然科学研究项目(KJ2021A0200),安徽省自然科学基金项目(2208085MC61),安徽省现代农业产业技术体系建设专项和安徽农业大学引进与稳定人才项目(yj2018-38)资助。This study was supported by the National Key
2、 Research and Development Program of China(2021YFD1201603-4),the Natural Science Research Project of Colleges and Universities in Anhui Province(KJ2021A0200),the Natural Science Foundation of Anhui Province(2208085MC61),and the Special Fund for Anhui Agriculture Research System,and the Talent Introd
3、uction and Stabilization Project of Anhui Agricultural University(yj2018-38).*通信作者(Corresponding authors):王晓波,E-mail:;邱丽娟,E-mail:*同等贡献(Contributed equally to this work)第一作者联系方式:李佳佳,E-mail:;龙群,E-mail:;朱尚尚,E-mail: Received(收稿日期):2023-02-16;Accepted(接受日期):2023-04-17;Published online(网络出版日期):2023-05-05.
4、URL:https:/ This is an open access article under the CC BY-NC-ND license(http:/creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).DOI:10.3724/SP.J.1006.2023.34025 大豆芽期耐高温评价方法构建及耐高温种质资源筛选 李佳佳1,*龙 群1,*朱尚尚1,*单雅敬1 吴美燕1 鲁 云1 支现管1 廖 威1 陈浩然1 赵振邦3 苗 龙1 高慧慧1 李英慧2 王晓波1,*邱丽娟2,*1 安徽农业大学农学院,安徽合肥 230036;2中国农业科学院作物科学研究所/
5、农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程/农业农村部北京大豆生物学重点实验室,北京 100081;3宿州市农业科学院,安徽宿州 234000 摘 要:极端高温事件频增导致大豆生产接连遭受高温热害,严重影响其产量构成和品质性状。种子在发芽阶段对外界环境变化较为敏感,温度升高及伴随而来的干旱等现象会影响大豆种子出苗。建立一套科学的大豆芽期耐高温评价方法,可以为早期耐高温鉴定、耐高温种质选育以及遗传机制研究提供理论基础。本研究以 385 份大豆种质资源为材料,利用人工气候培养箱创造高温环境,于芽期进行高温处理 3 d(40,8 h光照/16 h 黑暗)。相较于对照(25,8 h 光照/16 h 黑暗
6、),高温处理后大豆芽期下胚轴长显著下降 10.9%(P0.05);根鲜重、根干重和根冠比等指标分别极显著增加了 13.10%、22.20%和 16.90%(P0.01),结果表明,高温处理会显著影响大豆芽期地上部与地下部生物量的分布。对各性状耐高温系数进行主成分分析,将 11 个指标转换成 3 个主成分因子,进一步通过隶属函数标准化分析计算获得大豆响应高温胁迫综合评价值(H),并基于 H 值对参试品种进行聚类分析。最终将 385 份种质资源芽期耐高温特性划分为 5 个等级,即:I 级(耐高温型)、II 级(较耐高温型)、III 级(中间型)、IV 级(高温较敏感型)和 V 级(高温敏感型),综
7、合试验中具体表现,筛选出 4 个芽期耐高温型大豆品种(H245、H070、H268 和 H216)。对各项指标逐步回归分析后,建立大豆芽期耐高温综合评价(H 值)预测模型:H=0.191+0.017X10.007X2+0.013X7+0.027X80.009X10(R2=0.9752),筛选出下胚轴长(X1)、主根长(X2)、下胚轴干重(X7)、根鲜重(X8)和简化活力指数(X10)5 个指标可以作为大豆芽期耐高温评价指标。关键词:大豆;芽期;高温处理;种质资源;耐高温性评价 Construction of evaluation method for tolerance to high-tem
8、perature and screening of heat-tolerant germplasm resources of bud stage in soybean LI Jia-Jia1,*,LONG Qun1,*,ZHU Shang-Shang1,*,SHAN Ya-Jing1,WU Mei-Yan1,LU Yun1,ZHI Xian-Guan1,LIAO Wei1,CHEN Hao-Ran1,ZHAO Zhen-Bang3,MIAO Long1,GAO Hui-Hui1,LI Ying-Hui2,WANG Xiao-Bo1,*,and QIU Li-Juan2,*1 School of
9、 Agronomy,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,Anhui,China;2 Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences/the National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement(NFCRI)/Key Laboratory of Crop Gene Resource and Germplasm Enhancement(MARA),Beijing 100081,
10、China;3 Suzhou Academy of Agricultural Sciences,Suzhou 234000,Anhui,China 2864 作 物 学 报 第 49 卷 Abstract:The frequent occurrence of extreme high temperature(HT)events causes continuous heat damage to soybean produc-tion,which seriously damages the yield components and quality traits.The seeds are sens
11、itive to the changes of the external envi-ronment at germination stage.The rising temperature and the accompanying drought will affect the emergence of soybean seeds.The establishment of a set of scientific evaluation methods for HT tolerance at bud stage can provide a theoretical basis for the earl
12、y identification of soybean,the breeding of HT tolerance germplasm,and the study of tolerance mechanism.In this study,385 germplasm resources varieties were selected as the experimental materials,which creating a HT environment by artificial climate incubator and subjected to HT-stress for 3 d(40,16
13、 h light/8 h darkness)at bud stage of soybean.Compared with the control(25,16 h light/8 h darkness),the hypocotyl length of soybean bud stage was significantly decreased 10.9%under HT stress(P 0.05).The indices of fresh root weight,dry root weight,and root-shoot ratio increased by 13.10%,22.20%,and
14、16.90%,respec-tively(P0.01).The results showed that HT-stress significantly affected the surface and underground biomass distribution of bud stage in soybean.Meanwhile,the principal component analysis for the coefficient of HT-tolerance for each trait converted 11 in-dexes into two principal compone
15、nt factors.The comprehensive evaluation value(H-value)of soybean response to HT-stress was obtained by the standardized analysis of membership function,and cluster analysis was conducted for the tested varieties based on H-value.Ultimately,385 germplasm resources were divided into 5 grades for the H
16、T-tolerance at bud stage in soybean namely:Grade I(tolerance),Grade II(strong tolerance),Grade III(medium),Grade IV(strong sensitive),and Grade V(sensitive type)and four HT-resistant varieties based on the specific performance(H245,H070,H268,and H216)were initially selected combined with the actual
17、heat resistance performance.After the stepwise regression analysis of each index,a predictive model for the com-prehensive evaluation of HT tolerance(H-value)at bud stage of soybean was established:H=0.191+0.017X1 0.007X2+0.013X7+0.027X8 0.009X10(R2=0.9752).Five indexes main including hypocotyl leng
18、th(X1),main root length(X2),hypocotyl dry weight(X7),root fresh weight(X8),and simplified vigor index(X10)were screened out as the evaluation indexes for HT toler-ance at bud stage in soybean.Keywords:soybean;germination stage;high temperature treatment;genetic resources;evaluation of high temperatu
19、re resistance 大豆是重要的蛋白质和食用油来源,也是重要的工业原料1。近年来随着全球气候变暖,极端高温天气频发,高温热浪袭击将会显著影响作物的生长发育2。据中国气象资料报道,近年来,我国黄淮海地区接连遭受高温,2022 年首个高温日比往年提前13 d3,6 月中下旬全国各地都出现了异常高温现象,华北及黄淮部分大豆主产区最高气温超过 40,对大豆萌发带来严峻挑战,因此,在大豆芽期进行耐高温种质挖掘具有重要生产实践意义。目前,国内外对小麦4、水稻5、玉米6等作物的耐热性研究居多,而对大豆耐热性研究较少。高温热害对大豆关键生育期均有不同程度损伤,会严重影响大豆产量形成和品质性状7-9。植
20、物的耐热性是一个复杂的生理过程,高温胁迫可使大豆芽期种子萌发率和活力显著下降10,幼苗组织结构受损以及渗透相关物质含量变化11,同时通过影响作物重要的生理过程对作物造成毁灭性的伤害,例如使蛋白质变性、叶绿体和线粒体酶活性的失活,活性氧(reactive oxygen species,ROS)水 平、光 系 统 II(photosystem II,PSII)介导的光合效率下降12。Vu等13发现温度升高对大豆各方面指标都有影响,包括开花时间、营养生殖和组织结构等。通过某单一性状的测定,很难准确地反映出不同种质间的耐高温差异,目前多采用多元综合评价法分析植物耐高温特性。关于大豆耐高温性鉴定及指标筛
21、选,国内外已有广泛研究。靳路真14基于主成分分析、隶属函数标准化分析等将 155 份大豆划分为 6 个耐高温等级,筛选出百粒重、茎粗、蛋白质含量等 7 个指标作为大豆开花期耐热性鉴定指标。莫先树15在大豆花荚期探究了热与“症青”现象联系,确定了百粒重、单株粒重、单株荚数等 5 个耐热性筛选指标,建立了大豆花荚期热胁迫鉴定方法,筛选了 4 个耐高温品种和 7 个高温敏感性品种。Kanchan 等16通过设置不同温度条件进行高温胁迫,通过体外花粉萌发率、花粉管长度、繁殖效率和种子产量等 4 个指标筛选耐高温大豆基因型。Liu 等17阐明了作物结实期的每一个生殖过程都对高温胁迫敏感,分析发现一系列理
22、化过程与结实率关系密切,在调节高温胁迫下作物产量中发挥关键作用。本研究前期已在开花期建立了以花粉活力为主的大豆耐高温鉴定方法18,筛选了适宜黄淮海地区花期耐高温优异种质,并就其耐高温生理机制进行初步解析19,但相较于拟南芥、水稻等作物的耐高温研究进展,大豆在耐高温种质资源评价、鉴定、机制解析方面仍然显得滞后。种子在发芽阶段对外界环境变化较为敏感,是进行非生物胁迫鉴定的重要时期。大豆芽期响应非生物胁迫的研究当前多集中在盐和干旱胁迫上面20-22,耐高温特性评价鉴定及指标筛选尚未有一套科学、快速便捷的鉴定体系。研究芽期高温胁迫生理指标差异,筛选代表性评价指标,能够为大豆早期耐高温特性鉴定和种质资源
23、筛选提供理论基础。本研究以 385 份大豆种质资源第11期 李佳佳等:大豆芽期耐高温评价方法构建及耐高温种质资源筛选 2865 为材料,通过人工气候箱模拟高温环境,分析芽期高温处理后下胚轴长、主根长、含水量、简化活力指数、根冠比等生理指标,评价不同品种耐高温能力,以期探明大豆芽期耐高温评价方法及指标筛选,建立一套芽期耐高温特性评价方法,为耐高温种质鉴定、耐高温育种及其遗传机制研究提供依据。1 材料与方法 1.1 材料 385 份大豆种质资源(附表 1)主要为黄淮海生态区主栽品种、微核心种质资源等,由中国农业科学院作物科学研究所提供。1.2 试验设计 选取饱满均匀的大豆种子播种在7 cm 7 c
24、m 8 cm 盛有配制土(黑土蛭石为 13)的小盆里,置于穴盘内,于人工气候培养箱内萌发 48 h 后,选取萌发一致的进行芽期高温处理72 h(40,50%湿度,8 h光照/16 h 黑暗),以常温培养箱(25,50%湿度,8 h 光照/16 h 黑暗)为对照。利用温湿度记录仪(RC-4HC,Elitech)实时监测并每小时记录一次数据,72 h 后导出记录仪温湿度数据,并进行统计,以每 12 h 数据平均值为统计单位。处理结束后,测量大豆芽期下胚轴长、主根长、总鲜重、总干重、含水量、下胚轴鲜重、下胚轴干重、根鲜重、根干重、根冠比和简化活力指数等 11 项生理性状,3 次生物学重复。1.3 测
25、定项目与方法 下胚轴、主根长度:用直尺测量大豆种子主根的长度和下胚轴的长度(cm)。鲜重:吸干材料表面水分,用电子天平称量其重量(g)。干重:将称量过鲜重的材料用信封包装,于120烘箱中杀青 15 min,再经 80烘干至恒重,然后用电子天平称量其重量(g)。其他性状计算公式:含水量(%)=(幼苗鲜重幼苗干重)/幼苗鲜重 100%;简化活力指数23(GS)=发芽率(量)生长势,S=幼根生长势(平均干重或鲜重表示);根冠比=地下部鲜(干)重/地上部鲜(干)重。1.4 数据分析与评价方法 利用 Microsoft Excel 2010 整理和分析数据,并计算各处理性状的平均数,以 SPSS 25.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 豆芽 耐高温 评价 方法 构建 种质 资源 筛选
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。